Как устроена наша Галактика?

Опубликовано: 08/11/2024 · Обновлено: 28/06/2025

Еще в XVIII веке такие учёные, как И. Кант и У. Гершель, предполагали, что вся материя во Вселенной не равномерно распределена, а концентрируется в огромных звездных скоплениях. Однако окончательная убедительность в этом факте появилась только в начале XX века.

Звездные объединения, удерживаемые между собой под действием гравитационных сил, получили название галактик.

Наше Солнце является частью галактики Млечный Путь, которая часто пишется с заглавной буквы и называется просто Галактикой. Эта система по форме напоминает тонкий диск — словно две тарелки, сложенные краями. Толщина диска составляет примерно 1% от его диаметра. Именно эту область и называют звездным диском. Его диаметр достигает примерно 30 килопарсек, или около 100 тысяч световых лет, а толщина — всего около 1000 световых лет. Масса этого диска превышает массу нашего Солнца в 150 миллиардов раз. По центрe диска проходит тёмная полоса — плотный слой межзвездной пыли и газа, почти полностью поглощающий видимый свет.

Границы диска весьма размыты, наподобие того, как нельзя четко обозначить верхний предел земной атмосферы. Но в плоскости диска звёздная плотность значительно выше, чем вне его.

Галактический диск вращается вокруг центра Галактики. При взгляде с северного полюса, находящегося в созвездии Волосы Вероники, вращение происходит по часовой стрелке. Этот диск имеет спиральную структуру, с характерными винтовыми рукавами — именно поэтому такие системы называют спиральными галактиками. Эти спирали представляют собой волны плотности, движущиеся с постоянной угловой скоростью в направлении вращения диска. Звезды движутся по почти круговым орбитам, сохраняя примерно одинаковую линейную скорость, которая замедляется с увеличением расстояния от центра. Наше Солнце, находясь ближе к краю диска, движется со скоростью около 220–250 км/с.

В самом центре диска находится утолщённая часть — ядро диаметром примерно 1300 парсек, расположенное в созвездии Стрельца. Здесь звёздная плотность в миллионы раз превышает ту, что наблюдается около Солнца. Долгое время ядро было скрыто от наблюдений из-за толстых облаков межзвездной пыли, поглощающей свет. Совсем недавно, с появлением инструментов, способных улавливать инфракрасное и радиоизлучение, это затмение удалось преодолеть. К тому же, для изучения Галактики сложна и наша позиция внутри неё — наблюдать её «снаружи» было бы гораздо проще. Наше Солнце расположено в плоскости диска, где межзвездное вещество густо и ослабляет поступающий свет.

В центральной области также обнаружен газовый диск радиусом свыше 1000 световых лет, состоящий в основном из молекулярного водорода. По современным данным, в самом ядре скрывается сверхмассивная чёрная дыра с массой порядка миллиона Солнц.

Второй основной компонент Галактики — гало — имеет сферическую форму и охватывает её своими размерами, превосходя диск по радиусу в несколько раз, достигая нескольких сотен тысяч световых лет. Центр симметрии гало совпадает с центром диска.

В отличие от диска, гало вращается гораздо медленнее, а звёзды в его пределах движутся хаотично, без упорядоченных орбит.

Ближе к центру гало, в пределах нескольких тысяч световых лет от ядра, находится самая плотная часть — балдж (от английского bulge, что значит «утолщение»).

В составе Галактики встречаются не только отдельные звёзды, но и звездные скопления, которые разделяются на три типа: рассеянные, шаровые скопления и звёздные ассоциации.

Рассеянные скопления располагаются преимущественно вблизи плоскости галактики, где сосредоточены огромное количество межзвездного газа и пыли. На сегодняшний день известно свыше 1200 таких скоплений; из них детально изучено около 500. Самыми знаменитыми являются Плеяды и Гиады в созвездии Тельца. Общее количество рассеянных скоплений, возможно, достигает сотен тысяч — каждое содержит от нескольких сотен до нескольких тысяч звёзд. Из-за сравнительно малой массы гравитационная связь в них слабая, и со временем они распадаются.

Шаровые скопления выделяются среди фона звёзд за счёт большого количества членов и правильной сферической формы. Их диаметр варьируется от 20 до 100 парсек. В эпоху формирования Галактики число таких скоплений достигало тысяч, однако многие были разрушены при столкновениях между собой или с центральной частью Галактики. В настоящее время известно около 200 шаровых скоплений, которые сосредоточены в гало. Они являются древнейшими структурными элементами нашего мира — их возраст колеблется от 10 до 12 миллиардов лет. Звезды, входящие в шаровые скопления, прошли через разные стадии эволюции, превращаясь в белых карликов или нейтронные звёзды. Сами скопления и их звёзды движутся по орбитам вокруг центра Галактики.

Третий тип — это звёздные ассоциации, в основном представленные ОВ-ассоциациями, объединяющими молодые, горячие звёзды — голубые гиганты и сверхгиганты. Размер таких образований колеблется от 15 до 300 парсек, а численность — от нескольких десятков до нескольких сотен звёзд. Поскольку горячие гиганты быстро эволюционируют, все звёзды образования имеют примерно одинаковый возраст, относительно небольшой. Существуют также Т-ассоциации, включающие переменные и крайне молодые звёзды, находящиеся на самых ранних этапах своего развития.

Наибольшая концентрация молодых звёзд, рассеянных скоплений и ассоциаций сосредоточена вдоль спиральных рукавов диска. Здесь же расположены плотные облака межзвездного газа — территории активного звёздообразования с частыми взрывами сверхновых. Более старые звёзды, подобные нашему Солнцу, распределены как в рамках рукавов, так и между ними, что обеспечивает довольно равномерное звездное население диска. В отличие от гало, где звёздная активность крайне низка, в спиральных рукавах идёт непрерывный обмен вещества между звёздами и межзвездным газом. Высокая плотность вещества повышает давление на газовые облака, способствуя их раздроблению и образованию новых звёзд. Таким образом, рукава напоминают огромные космические «инкубаторы», в которых молодые звёзды чаще всего располагаются ближе к переднему краю. Звезды диска принято обозначать как население I типа.

Гало состоит из очень древних, тусклых и маломассивных звёзд — возраст их достигает около 12 миллиардов лет. Они присутствуют как поодиночке, так и в виде шаровых скоплений, в которых может быть до миллиона звёзд. Плотность звёзд в гало уменьшается с удалением от галактического центра. Звёздный состав гало принято называть населением II типа.

Между звёздами присутствует разрежённое вещество, электромагнитное излучение и магнитные поля. В диске в большом количестве обнаружена межзвёздная пыль с температурой 15–25 К. Частицы пыли имеют размер меньше микрометра и состоят из смеси железа, силикатов, органических веществ и льда. Несмотря на то, что масса всей пыли составляет всего около 0,03% от массы Галактики, она отвечает примерно за 30% её инфракрасного излучения.

Исследования движений тел в Галактике показали, что суммарная масса её должна быть в несколько раз больше той, что получается по видимым звёздам и газу. Это указывает на наличие невидимого вещества — тёмной материи. Она не излучает свет и обнаруживается лишь по гравитационным эффектам. И диск, и гало окружены огромной короной из тёмной материи, которая по массе и размерам в десять раз превышает обычную материю Галактики. Тёмная материя присутствует не только внутри нашей галактики, но и в межгалактическом пространстве, оставаясь одной из самых больших загадок современной астрофизики.

Статья проверена экспертом, информация актуальна на Сентябрь 2026 года.

Список литературы